Academic literature on the topic 'Propriétés de fluorescence'

Les protéines fluorescentes sont très largement utilisées dans les études de biologie moléculaire depuis maintenant une vingtaine d’année. Pour autant, l’origine de leurs propriétés photophysiques n’est pas totalement élucidée. Dans cette thèse, nous avons essayé d’améliorer la compréhension de la photophysique de deux protéines fluorescentes particulières : Padron et EosFP.Dans la protéine Padron, nous avons étudié l’isomérisation du chromophore et cherché à déterminer si la protonation et l’isomérisation sont simultanées ou successives. Pendant l’isomérisation, le donneur de proton potentiel est le résidu Tyr159. Nous avons d’abord montré que dans le vide, le transfert de proton est peu probable quelle que soit la géométrie du chromophore. Dans la protéine (où l’effet de l’environnement n’est pas négligeable) nous avons mis en évidence par dynamique moléculaire que, durant l’isomérisation, le transfert de proton n’est presque jamais favorable et reste donc un marginal.Par ailleurs, ces mêmes dynamiques ont montré que, à la fin de l’isomérisation, il apparaît de nombreux chemins de molécules d’eau reliant le chromophore au solvant et pouvant permettre un transfert de proton. On conclut doncque l’isomérisation et la protonation ne sont pas simultanées mais successives.Dans le cas de la protéine EosFP, nous avons analysé l’effet d’une molécule d’eau présente dans une partie des structures cristallines. Les dynamiques avec le chromophore à l’état fondamental ont montré que cette molécule ne joue pas de rôle, que ce soit sur le réseau de liaison hydrogène ou sur le spectre d’absorption. Par contre, à l’état excité, les dynamiques ont montré que l’extinction de fluorescence est beaucoup plus rapide sans la molécule d’eau qu’en sa présence.Par ailleurs, ces dynamiques ont mis en évidence que la protéine bloque souvent le chromophore dans des géométries où il ne peut pas retourner à l’état fondamental ni par fluorescence, ni par conversion interne. Ces géométries « noires» jouent un rôle important dans la photophysique.Pour tenir compte de ces géométries, nous avons calculé le rendement quantique et le temps de vie de fluorescence par intégration directe le long des trajectoires et par cinétique chimique. Dans les deux cas, nous avons obtenu un accord qualitatif avec l’expérience<br>Fluorescent proteins are widely used in biology studies since 20 years. Yet, the origin of their photophysical properties aren’t totally explained. Here, we try to improve the understanding of two particular fluorescent proteins: Padron and EosFP.In the protein Padron, we work on the isomerization of chromophore and try to determine whether isomerization and protonation are simultaneous or successive processes. During the isomerization, the potential donor is Tyr159.First, we show that, in vacuum, the proton transfer is quite unlikely whatever the chromophore geometry.In the protein (where the environment effect isn’t negligible) we evidence with molecular dynamics that, during isomerization, proton transfer stays marginal.In addition, these dynamics shown the appearance, at the end of isomerization, of a lot of water molecules channel between the chromophore and the solvent allowing a proton transfer. We conclude that isomerization and protonation are successive processes.In the case of the protein EosFP, we first analyze the effect of a water molecule which is found only in some of the crystallographic structures.Molecular dynamics of the protein with the chromophore in the ground state show that the water molecule doesn’t play any role neither in the hydrogen bond network nor in the absorption spectra.On the contrary, in the excited state, dynamics without this water show a significant faster decay of fluorescence that those with the molecule.In addition, those dynamics have demonstrate that during long period, the protein retains the chromophore in geometries in which it is unable to convert to the ground state, neither by fluorescence nor by internal conversion. Those “dark” geometries play a crucial role in the photophysics.To take them into account, we calculate the quantum yield and the fluorescence lifetime by direct integration along trajectories and by a kinetic scheme. We obtain a good qualitative agreement with the two methods

Ce travail de thèse est articulé autour de deux parties. La première traite de la purification de la lipase pancréatique humaine et de l'étude de ses propriétés catalytiques. Dans une deuxième partie, plus fondamentale, les propriétés de fluorescence de la lipase pancréatique humaine ont été étudiées. La lipase a été purifiée à partir de deux origines : suc pancréatique humain et lipase pancréatique humaine recombinante. Les propriétés catalytiques des deux enzymes purifiées ont été déterminées en titrimétrie à pH constant. Elles ont été trouvées identiques à celles de l'enzyme présente dans le plasma de patients atteints de pancréatite aigue͏̈. De plus, la stabilité des deux préparations d'enzyme purifiée s'est révélée être excellente. Par ailleurs, les 2 préparations sont commutables avec les spécimens provenant de patients. Elles ont été certifiées par cinq laboratoires (le nôtre ayant coordonné l'étude) de quatre pays différents. Ces résultats et les lots de ces deux matériaux ont été transmis au Bureau Communautaire de Référence (Bruxelles) pour enregistrement. Ces deux matériaux amélioreront la cohérence des résultats des mesures de l'activité enzymatique de la lipase lors d'études en enzymologie fondamentale et clinique. Nous avons dans la deuxième partie mené des études en fluorescence de la lipase pancréatique sauvage et de différents mutants où un tryptophane a été remplacé par une phénylalanine. La lipase pancréatique sauvage possède trois durées de vie distinctes. Seule la mutation du tryptophane 30 a entraîné la disparition de la durée de vie la plus longue caractérisant ainsi la participation de ce tryptophane à la fluorescence totale de la protéine. Le tryptophane 30 est très proche du clapet recouvrant le site actif de la lipase en conformation fermée (non active). Nous avons pu attribuer la durée de vie longue au tryptophane 30, ce qui donne un moyen bien adapté pour suivre grâce à la fluorescence des variations structurales et sans doute fonctionnelles de cette partie importante de la protéine lors de son activation par les sels biliaires et la colipase. L'étude de la fluorescence de la lipase en présence de colipase et/ou de sels biliaires en suivant la durée de vie longue de la protéine a montré des différences significatives par rapport aux caractéristiques de fluorescence de la lipase F30 sans aucun effecteur (conformation " fermée "). Cet outil devrait permettre d'identifier facilement la conformation inactive et active grâce à la mesure de la durée de vie longue de la lipase pancréatique humaine<br>This work of thesis is articulated around two parts. The first part describes the purification of human pancreatic lipase and the study of its catalytic properties. In a second part, more fundamental, the properties of fluorescence of human pancreatic lipase were studied. Lipase was purified starting from two origins: human pancreatic juice and recombinant human pancreatic lipase. The catalytic properties of the two purified enzymes were studied in titrimetry at constant pH. They were found identical to those of the enzyme present in the plasma of patients suffering from acute pancreatitis. Moreover, the stability of the two preparations of purified enzyme proved to be excellent. In addition, the two preparations are commutable with the specimens coming from patients. They were certified by five laboratories (ours having coordinated the study) from four different countries. These results and the batches of these two materials were transmitted to the Bureau Communautaire de Référence (Brussels) for recording. These two materials will improve the comparability of results of measurements of the enzymatic activity of lipase in fundamental and clinical enzymology studies. In the second part we carried out the studies in fluorescence of wild pancreatic lipase and various mutants where a tryptophan was replaced by a phenylalanine. Wild pancreatic lipase has three distinct lifetimes. Only the change of tryptophan 30 involved the disappearance of the longest lifetime thus characterizing the contribution of this tryptophan in the total fluorescence of protein. Tryptophan 30 is very close to the lid covering the catalytic site with lipase in closed conformation (non active). We can attribute the long lifetime to tryptophan 30, which gives a convenient tool to follow with fluorescence the structural and likely functional variations of this important part of the protein during its activation by biliary salts and colipase. The study of the fluorescence of lipase in the presence of colipase and/or biliary salts by following the long lifetime of protein showed significant differences compared to the characteristics of fluorescence of F30 lipase without any effector (closed conformation). This tool should allow to easily identify inactive and active conformation thanks to measurement of the long lifetime of human pancreatic lipase

La matière organique naturelle (MON) est un mélange complexe de molécules provenant de la décomposition des débris végétaux et animaux. Une fraction de ces constituants, regroupés sous le nom générique de substances humiques, absorbent la lumière solaire ce qui lui confère des propriétés photosensibilisatrices. Au cours de cette thèse, nous avons étudié les propriétés photosensibilisatrices de substances humiques de différentes origines. Nous avons également essayé de corréler ces propriétés photodégradantes aux caractéristiques spectrales (absorption, fluorescence). L'objectif général a été la caractérisation des entités chromophores à l'origine des propriétés photosensibilisatrices. Nous avons étudié en parallèle les propriétés spectroscopiques et photochimiques de différents mélanges humiques : acides humiques extraits de sol, fractions d'acides humiques obtenues par ultrafiltration, fractions aqueuses de sol, acides de type humiques extraits de compost, fractions aqueuses de compost. Pour suivre les propriétés photosensibilisatrices, deux types de sondes chimiques ont été utilisées : le 2,4,6-triméthylphénol qui est oxydé par les états excités triplets des substances humiques par transfert d'électrons et l'alcool furfurylique qui subit une photooxygénation par réaction avec l'oxygène singulet. La photodégradation de produits phytosanitaires a également été examinée. Ce travail a permis d'arriver aux conclusions suivantes. Les constituants émissifs au-delà de 500 nm sont concentrés dans des macromolécules de masses moléculaires inférieures à 30 kDa. La bande d'émission très large peut être subdivisée (maximum à 515 nm dans les fractions < 3kDa et maximum à 550 nm dans les fractions >3 kDa). La production d'oxygène singulet se corrèle positivement avec l'intensité d'émission de fluorescence entre 500 et 550 nm. Cette corrélation qui a été observée sur un grand nombre d'échantillons et sur des échantillons très variés prouve que les constituants photosensibilisateurs sont fluorescents à grande longueur d'onde. Ces résultats constituent une avancée et ouvrent la voie à des études de caractérisation plus poussées

Nous étudions les propriétés de fluorescence de nanocristaux de<br />CdSe individuels. Nous montrons expérimentalement que le<br />clignotement de fluorescence de ces nanosources rend leur<br />fluorescence non ergodique, et génère un phénomène de<br />vieillissement statistique.<br /><br />Nous montrons que l'observation par microscopie défocalisée de<br />nanocristaux de CdSe individuels permet de mesurer leur position<br />et leur orientation tridimensionnelle.<br /><br />Nous prouvons expérimentalement que l'interaction d'un nanocristal<br />avec une interface diélectrique modifie son diagramme de<br />rayonnement ainsi que la durée de vie radiative de son état<br />excité. Ces modifications d'émission spontanée sont ensuite<br />utilisées pour mesurer le rendement quantique de l'état allumé<br />d'un nanocristal de CdSe.<br /><br />Enfin, nous montrons que l'excitation impulsionnelle d'un<br />nanocristal permet de réaliser une source de photons uniques<br />déclenchée, en vue d'applications en traitement quantique de<br />l'information.

Nous avons étudié les propriétés optiques de nanocristaux de semiconducteurs II-VI à base de CdSe. Tout d'abord, la mise en place d'un montage permettant une mesure précise et rapide de leur rendement quantique de fluorescence, conjointement à des mesures de photoluminescence (PL), a contribué à l'optimisation des paramètres de synthèse. Les phénomènes de clignotement de la fluorescence et de dégroupement de photons ont été caractérisés sur des nanocristaux uniques grâce à la mise en place d'un montage de micro-PL résolue en temps. L'inclusion de nanocristaux dans des matrices de polymères conducteurs, dans le but de mieux comprendre le clignotement, a été étudiée. Nous avons aussi modifié le diagramme de rayonnement des nanocristaux en les plaçant dans une demi-cavité à miroir d'or pour augmenter le signal de fluorescence collecté sur des nanocristaux individuels. Enfin, nous avons démontré le couplage de nanocristaux à des modes de galerie de microdisques de silice.

Les travaux de cette thèse portent sur l'élaboration et l'étude de sondes fluorescentes construites autour d'un squelette iminophénol, permettant ainsi d'accéder à un panel de composés absorbants et émettant sur une large gamme spectrale {UV, visible, proche infrarouge) et présentant des propriétés optiques remarquables : des coefficients d'absorption importants,des rendements quantiques élevés et de grands déplacements de Stockes. Des voies synthétiques simples et efficaces ont permis la constitution d'un catalogue de fluorophores modulables sur une large gamme du spectre électromagnétique. En particulier, la fluorescence liée à un phénomène de transfert de proton intramoléculaire dans l'état excité {ESIPT) a fait l'objet d'une grande partie des travaux. Une autre partie conséquente de ce travail de thèse concerne la synthèse et l'étude de complexes de bore luminescents. Les ligands sont rigidifiés par un atome de bore trivalent de configuration tétraédrique, ce qui permet une modulation des propriétés optiques des composés ainsi qu'une augmentation du rendement quantique de fluorescence<br>Projects of this thesis focus on development and photophysical studies of new fluorescent probes built around an iminophenol skeleton, providing access to a panel of compounds absorbing and emitting over a broad spectral range {UV, visible, near infrared) and having excellent optical properties: significant absorption coefficients, high quantum yields and large Stokes shifts. Simple and efficient synthetic routes allowed the creation of a catalog of fluorophores emitting on a wide range of the electromagnetic spectrum. The fine tuning of the absorption and emission wavelength of the fluorescent dyes were achieved by the substitution of different electro-attracting or -donating groups. ln particular, fluorescence due to an excited state intramolecular proton transfer process {ESIPT) has been studied. Syntheses and studies of boron complexes have also been achieved. Ligands are coordinated to a trivalent boron fragment, allowing a modulation of the optical properties and leading to highly luminescent B{lll) complexes

Cette thèse a porté principalement sur la caractérisation de nanocristaux dont la structure permet de réduire de façon drastique leur scintillement. La caractéristique essentielle de ces nanocristaux de CdSe est qu'ils sont entourés d'une coquille épitaxiée très épaisse de CdS qui les préserve d'interactions trop importantes avec l'extérieur. La réalisation d'une coquille très épaisse permet de supprimer les longues périodes d'extinction. De plus, on a pu vérifier que si le trou reste localisé dans le coeur du nanocristal, l'électron est délocalisé dans l'ensemble de la structure. Cet effet de délocalisation provoque une réduction de l'efficacité des processus Auger. À bas taux de pompage, cette propriété implique que les nanocristaux ne présentent plus d'états réellement éteints. Ce résultat, associé aux mesures des durées de vie correspondant aux périodes d'extinction et d'émission, nous a permis de calculer les taux de recombinaisons des différents processus en jeu dans un nanocristal faiblement excité, qu'il soit neutre ou ionisé. A plus fort taux de pompage, nous montrons la possibilité d'observer des cascades radiatives consécutives à des recombinaisons d'états multiexcitoniques. La dernière partie a été consacrée à des premiers résultats concernant le contrôle de l'émission de nanocristaux par leur insertion dans des cavités photoniques à miroirs de Bragg. Nous observons l'émission de photons uniques et nous démontrons l'effet de la cavité sur la durée de vie radiative des nanocristaux.

Cette thèse présente une étude des propriétés électroniques et optoélectroniques de fils moléculaires de polythiophènes uniques par microscopie à effet tunnel (STM). Ces fils moléculaires sont obtenus par une polymérisation sur surface Au(111). Une étude spectroscopique (STS) est réalisée sur les fils adsorbés sur la surface. Cette étude met en évidence un phénomène de confinement électronique pour deux conformations de fils différentes (linéaire et cyclique). Ces molécules uniques sont ensuite suspendues par manipulation entre la pointe et la surface du STM pour obtenir une jonction moléculaire. Les propriétés de transport de cette jonction sont étudiées mettant notamment en évidence l’influence sur la conductance des orbitales moléculaires du fil, et des contraintes mécaniques. Enfin cette thèse présente une expérience inédite d’émission de photons de la jonction. Cette étude permet de détecter la fluorescence d’une molécule unique directement connectée à deux électrodes<br>This thesis presents a study on electronic and optoelectronic properties of polythiophene molecular wires by scanning tunneling microscopy (STM). First, molecular wires are synthesized on a Au(111) surface . A spectroscopic study (STS) is realized on these molecular wires adsorbed on the surface. This study shows phenomena of electronic confinement for two different wire conformations (linear and cyclic). Then, by manipulation we manage to suspend a single polythiophenes wire between the tip and the surface of the STM. The transport properties of this molecular junction are investigated. We show that molecular orbitals of the wire are involved in the electronic transport. We observe an influence of the mechanical stress on the conductance, too. Finally, this thesis presents an original experiment of the photon emission of this molecular junction. With this study, we manage to detect the fluorescence of a single molecule directly bridging metallic electrodes

Le paludisme tue environ 1 million de personnes par an et pour palier la résistance des parasites aux traitements existants, il est urgent de trouver de nouvelles classes d'antipaludiques. Dans ce but, des colorants polyméthines cationiques délocalisés de type streptocyanine ont été synthétisés par réaction de nucléophiles azotés variés sur des sels de carboxonium à longueur de chaîne polyméthine ajustable (5C, 7C, 9C). Des molécules hybrides streptocyanine/4-aminoquinoléine et streptocyanine/peroxyde cyclique ont également été conçues. Des activités in vitro submicromolaires ont été obtenues dans les trois séries avec les meilleures sélectivités pour les streptocyanines 5C simples et hybrides. L'étude RSA a montré que la longueur de la chaîne polyméthine et la nature des groupements terminaux azotés influencent de façon co-dépendante l'activité et la cytotoxicité. L'effet des groupements en para des phényles est modérée sauf s'ils sont fluorés et associés au motif morpholino. Les études menées pour évaluer le mode d'action indiquent que les trois streptocyanines simples étudiées ne forment pas de complexe avec l'hème et que les molécules 5C et 7C, contrairement à 9C, n'agiraient pas sur la réplication de l’ADN et la transcription de l'ARN, mais plutôt sur des protéines synthétisées en 1ère partie du cycle érythrocytaire. De plus, les observations en microscopie à fluorescence semblent montrer que seule 9C se concentre dans le compartiment nucléaire du parasite. Elle seule également interagirait avec des ODN simple et double brin. Les streptocyanines étudiées présentent aussi une activité gamétocytocide in vitro. Enfin, les propriétés rédox de plusieurs streptocyanines ont été étudiées<br>Malaria kills about 1 million people per year and parasites develop resistance to clinically used chemotherapeutic agents and prophylactic drugs. Therefore, an urgent need exists to develop new classes of antimalarial drugs. With this aim, streptocyanines, polymethine delocalized lipophilic cationic dyes, were synthesised by reaction of various nitrogen nucleophiles on carboxonium salts with variable length of the polymethine chain (5C, 7C, 9C). Hybrid molecules, streptocyanine/4-aminoquinoline and streptocyanine/peroxide, were also obtained. The most active compounds displayed sub-micromolar in vitro antiplasmodial activities and the best selectivity was obtained for 5C-streptocyanines. SAR studies have shown the influence of polymethine chain length and also the great importance of the structural modifications at nitrogen end groups. There was a moderate effect of para aromatic substitution, except for molecules with 4-fluoro phenyl groups associated with morpholino end-groups. The studies carried out for evaluate the mechanism of action show that the three studied streptocyanines don’t form complex with heme, and that the molecules 5C and 7C in opposition with 9C, could not have an effect on DNA replication and RNA transcription, but rather on proteins synthesised in the first part of erythrocyte cycle. Moreover, fluorescence microscopy observations show that only 9C could concentrate in nuclear parasite compartment. Only 9C as well, seem to interact with different single or double strand ODNs. In vitro gametocytocide activity was observed for the studied streptocyanines. The redox properties of some streptocyanines are also reported

Les nanoparticules (NPs) magnétiques sont envisagées pour plusieurs applications très différentes comme le stockage magnétique d'information, la catalyse ou la médecine. Certaines propriétés indispensables pour ces applications sont liées à l'état de surface des NPs et à leur anisotropie. Pour répondre à cette demande, nous avons fonctionnalisé la surface de particules de Co de façon à les stabiliser vis-à-vis de l'oxydation et proposé une synthèse de NPs de morphologie optimisée. Plus précisément, des nanofilaments de Co ont été recuits post-synthèse selon un procédé préservant leur morphologie. Nous avons montré que la couche de carbone formée protège efficacement les NPs de l'oxydation. D'autre part, nous avons synthétisé des NPs de Co en utilisant un fluorophore organique (Rhodamine B) comme unique agent stabilisant. Ce système nous a permis d'étudier l'effet du cœur magnétique sur les propriétés optiques du fluorophore et, au même temps, d'observer comment l'excitation de la molécule liée à la surface peut induire une modulation de l'aimantation de la particule. Le même fluorophore a été utilisé pour la synthèse des NPs, conduisant à la formation de nanodisques. Ces particules sont monodomaines, bloquées à la température ambiante, paramètres fondamentaux pour leur possible implémentation dans le domaine du stockage magnétique<br>Cobalt nanoparticles (NPs) are important materials for applications in very different fields like magnetic storage technology, catalysis or medicine. These applications require different properties that are related with the surface state of the original particles. In this thesis we have functionalized the surface of isotropic and anisotropic Co NPs in order to fulfill this demand. Pre-synthesized Co nanowires have been submitted to a thermal treatment that permits the formation of carbon coated anisotropic objects, overcoming therefore one of the main limitations of this kind of materials: their instability towards oxidation. In other order of things, we have synthesized small Co NPs with a fluorophore (Rhodamine B) as unique stabilizer. Such system presents a very interesting opportunity to study the effect of the magnetic core over the optical properties of the dye and, at the same time, to observe how an excited organic molecule directly attached to the Co surface can have an effect over the magnetic properties of the particle. The same dye has been used under other synthetic conditions to promote the anisotropic growth of Co NPs, leading to the formation of monodisperse Co nanodisks. These particles present blocked behavior at room temperature, being therefore interesting materials for magnetic data storage devices or permanent magnets